JPH11190861A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 負の誘電率異方性を有する液晶を使った垂直
配向型液晶表示装置において、電圧保持率の残留直流電
圧の問題を軽減する。 【解決手段】 液相層を構成する液晶分子の誘電率異方
性Δεを、約−３．８よりも大きく約−２．０よりも小
さい範囲に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般に液晶表示装
置に関し、特に負の誘電率異方性を有する液晶を、液晶
表示装置のパネル面に対して略垂直方向に配向した、い
わゆるＶＡモードで動作する液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、コンピュータをはじめ
とする様々な情報処理装置の表示装置として広く使われ
ている。液晶表示装置は小型で消費電力が低いため、特
に携帯用途の情報処理装置に使われることが多いが、い
わゆるデスクトップ型等、固定型の情報処理装置につい
ても応用が検討されている。

【０００３】ところで、従来の液晶表示装置では、正の
誘電率異方性を有する液晶（Ｐ型液晶）を、相互に対向
する液晶表示装置の基板間に水平配向した、いわゆるＴ
Ｎ（ツイストネマチック）モードのものが主として使わ
れてきた。ＴＮモードの液晶表示装置は、一方の基板に
隣接する液晶分子の配向方向が、他方の基板に隣接する
液晶分子の配向方向に対して９０°ツイストしているこ
とを特徴とする。

【０００４】かかるＴＮモードの液晶表示装置では、す
でに様々な液晶が開発され、安価な製造技術が確立して
いるが、高いコントラストを実現することが困難で、そ
の結果、一般にかかるＴＮモードの液晶表示装置では、
液晶パネルを構成する液晶分子に電界が印加されない非
駆動状態において白色を、また前記液晶分子に電界が印
加される駆動状態において黒色表示を行う（ノーマリホ
ワイトモード）ように構成されている。これは、従来の
ＴＮモード液晶表示装置の場合、非駆動状態において液
晶分子が液晶パネルの面に平行に配向し、駆動状態にお
いて液晶分子の配向方向が液晶パネルに略垂直に変化す
るが、実際には、駆動状態においても液晶パネルに隣接
する液晶分子は水平配向を維持し、かかる水平配向をし
た液晶分子が形成する複屈折により、光が駆動状態にお
いても液晶パネルをある程度通過してしまうためであ
る。仮にかかるＴＮモードの液晶表示装置において、背
景を黒で表示（ノーマリブラックモード）しようとして
も、基板近傍の液晶分子が生じる複屈折の結果、背景の
黒が実際には完全な黒にならず、光が漏れたり着色した
りしてしまうという問題が生じる。このような事情で、
従来のＴＮモードの液晶表示装置では、白色を背景色と
していた。

【０００５】これに対し、負の誘電率異方性を有する液
晶（Ｎ型液晶）を、液晶パネルを構成する一対の基板間
に垂直配向あるいは垂直傾斜配向するように封入したＶ
Ａモードの液晶表示装置では、非駆動状態において液晶
分子が基板面に対して略垂直な配向を有するため、光は
液晶層を、その偏光面をほとんど変化させることなく通
過し、その結果基板の上下に偏光板を配設することによ
り、非駆動状態においてほぼ完全な黒色表示が可能であ
る。換言すると、かかるＶＡモードの液晶表示装置は、
ＴＮモードの液晶表示装置では不可能な、非常に高いコ
ントラストを容易に実現することができる。

【０００６】また、液晶分子に駆動電界（しきい値以上
の電圧による電界）を印加した駆動状態では、液晶分子
は液晶パネル中においてパネル面に平行に略配向し、入
射する光ビームの偏光面を回転させる。ただし、ＶＡモ
ード液晶表示装置の駆動状態においては、水平配向した
液晶分子は、一方の基板と他方の基板の間において、９
０°ツイストを示す。このようにすることで、液晶層を
通過する光の偏光面が回転する。

【０００７】図１６（Ａ），（Ｂ）は、かかる従来のＶ
Ａモード液晶表示装置１０の非駆動状態（黒表示状態）
および駆動状態（白表示状態）をそれぞれ示す。図１６
（Ａ），（Ｂ）を参照するに、液晶表示装置１０は、下
側ガラス基板１１Ａと、前記下側ガラス基板１１Ａに対
向するように配設された上側ガラス基板１１Ｂとよりな
り、前記下側ガラス基板１１Ａの上面、すなわち前記上
側ガラス基板１１Ｂに対面する側には電極１２Ａおよび
分子配向膜１３Ａが順次形成されている。一方、前記上
側ガラス基板１２Ｂの下面、すなわち前記下側ガラス基
板１１Ａに対面する側には、透明電極１２Ｂおよび分子
配向膜１３Ｂが順次形成されている。

【０００８】さらに、前記基板１１Ａ上の分子配向膜１
３Ａと前記基板１１Ｂ上の分子配向膜１３Ｂとの間の隙
間には、負の誘電率異方性を有する液晶分子１４Ａより
なる液晶層１４が封入されている。また、図示は省略す
るが、前記基板１１Ａの下側および前記基板１１Ｂの上
側には、それぞれ第１および第２の偏光板１５Ａおよび
１５Ｂが、互いに直交ニコル状態で配設される。

【０００９】図１７（Ａ）は、液晶表示装置１０の非駆
動状態における液晶分子１４のプレチルト角θを説明す
る図である。図１７（Ａ）を参照するに、前記液晶分子
１４Ａは、非駆動状態において前記基板１１Ａあるいは
１１Ｂの主面に対して正確に９０°の角度をなすのでは
なく、応答速度を向上させるため、９０°よりもやや小
さいプレチルト角θをなすのが好ましい。

【００１０】図１７（Ｂ）および（Ｃ）は、前記基板１
１Ａ上の分子配向膜１３Ａおよび前記基板１１Ｂ上の分
子配向膜１３Ｂを示す。図１７（Ｂ）および（Ｃ）より
わかるように、分子配向膜１３Ｂは、第１の基準方向ｒ
ｅｆ₁ に対して矢印で示すように、分子配向膜１３Ｂを
上方から見て角度αだけ時計周り方向に回転した方向に
ラビングされており、一方、分子配向膜１３Ａは、前記
第１の基準方向ｒｅｆ₁ に対向する第２の基準方向ｒｅ
ｆ₂ に対して、同じく矢印で示すように、前記分子配向
膜１３Ａを上方から見て角度αだけ反時計周りに回転し
た方向にラビングされている。その結果、液晶層１４中
において、前記液晶分子は２αだけのツイスト角を形成
する。

【００１１】図１６（Ａ）の非駆動モードでは、電極１
２Ａ，１２Ｂ間に電界は印加されることがなく、負の誘
電率異方性を有する液晶分子１４Ａは、前記分子配向膜
１３Ａ，１３Ｂとの相互作用の結果、前記基板１１Ａあ
るいは１１Ｂの主面に略垂直に配向し、その結果、前記
基板１１Ａに下側から前記第１の偏光板１５Ａを通って
入射する光ビームは、液晶層１４中を、偏光面を実質的
に回転させることなく通過し、前記基板１１Ｂ上に配設
された前記第２の偏光板１５Ｂにより、遮断される。

【００１２】一方、図１６（Ｂ）の駆動モードでは、前
記電極１２Ａ，１２Ｂ間に駆動電界が印加され、その結
果前記負の誘電率異方性を有する液晶分子１４Ａは、前
記基板１１Ａあるいは１１Ｂの主面に略平行に配列す
る。その結果、前記偏光板１５Ａおよび基板１１Ａを通
って液晶層に入射する光ビームは、前記液晶層１４を通
過する際に偏光面を回転させ、前記上側偏光板１５Ｂに
より遮断されることなく出射する。

【００１３】ＶＡモードの液晶表示装置では、従来のＣ
ＲＴに匹敵するコントラストが得られるため、特にデス
クトップ型の表示装置への応用が考えられるが、このよ
うなデスクトップ型の液晶表示装置は、大面積を有し応
答が高速であることの他に、特に広い視野角が得られる
ことが要求される。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の発明者は、先
に、図１６（Ａ），（Ｂ）に示すＶＡモードの液晶表示
装置１０において、視角特性は、図１８に示すように、
液晶層１４のリタデーションΔｎ・ｄが増大すると共に
低下すること、および白表示モード（駆動モード）にお
ける透過率、すなわち液晶表示装置の輝度は、液晶層１
４のリタデーションΔｎ・ｄと共に増大することを発見
した。図１８の関係から、液晶層１４のリタデーション
Δｎ・ｄの好ましい範囲は約０．２μｍから約０．４μ
ｍの間と考えられる（０．２μｍ＜Δｎ・ｄ＜０．４μ
ｍ）。ただし、図１８中、右側縦軸は透過率を表すが、
左側縦軸はコントラスト比が１０以上になる視角の範囲
を示している。

【００１５】一方、前記液晶表示装置１０では、図１９
に実線で示すように負の誘電率異方性を有する液晶層１
４の電圧保持率が時間と共に低下してしまう問題点が発
見された。これに対し、通常の正の誘電率異方性を有す
るＴＮ型液晶表示装置では、図１９に破線で示すよう
に、このような問題は生じない。前記電圧保持率の低下
の問題は、液晶層の誘電率異方性Δεの絶対値が大きく
なるにつれて顕著になる。電圧保持率が低下した場合、
液晶層を通じたリーク電流が大きくなり、特にアクティ
ブマトリクス駆動方式の液晶表示装置では表示むら等の
深刻な問題が生じる。

【００１６】また、前記液晶表示装置１０では、負の誘
電率異方性を有する液晶層１４の使用に関連して、液晶
層に直流電圧が残留しやすい問題点が発見された。液晶
層に直流電圧が残留すると、表示画像中に残像が生じて
しまう。前記電圧保持率の低下の問題および前記残留直
流電圧の問題は、前記液晶分子の負の誘電率異方性Δε
の絶対値を減少させれば回避されるが、液晶分子の誘電
率異方性を減少させると、所定の駆動電圧では液晶分子
が動作しにくくなり液晶層のリタデーションΔｎ・ｄも
減少してしまい、図１８で説明した視角特性と透過率に
関する条件を満足できなくなる。また、前記液晶分子の
誘電率異方性Δεの絶対値を減少させると、後で説明す
るように、液晶表示装置をオン・オフする駆動電圧が上
昇してしまい、既存の駆動回路が使えなくなってしま
う。

【００１７】そこで、本発明は上記の課題を解決した、
新規で有用な垂直配向モード液晶表示装置を提供するこ
とを概括的課題とする。本発明のより具体的な課題は、
負の誘電率異方性を有する液晶層を使い、広い視角特性
と大きなコントラスト比を有する液晶表示装置におい
て、電圧保持率を増加させ、残留直流電圧を減少させ、
さらに応答特性を向上させることにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題
を、請求項１に記載したように、第１の基板と、前記第
１の基板に対して略平行に対向する第２の基板と、前記
第１の基板の、前記第２の基板に面する第１の主面上に
形成された第１の電極パターンと、前記第１の主面上
に、前記第１の電極パターンを覆うように形成された第
１の分子配向膜と、前記第２の基板の、前記第１の基板
に面する第２の主面上に形成された第２の電極パターン
と、前記第２の主面上に、前記第２の電極パターンを覆
うように形成された第２の分子配向膜と、前記第１の分
子配向膜と前記第２の分子配向膜との間に封入され、前
記第１および第２の電極パターンの間に駆動電圧が印加
されていない非駆動状態で前記第１の主面に略垂直に配
向する、負の誘電率異方性を有する液晶分子を少なくと
も含む複数の種類の液晶組成物で構成される液晶混合物
からなる液晶層とよりなる液晶パネルと、前記液晶パネ
ルの第１の側に配設された第１の偏光要素と、前記液晶
パネルの第２の側に配設された第２の偏光要素とよりな
る液晶表示装置において、前記液晶分子は、−３．８よ
り大で約−２．０以下の範囲の誘電率異方性を有するこ
とを特徴とする液晶表示装置により、または請求項２に
記載したように、前記液晶混合物は、−３．８より大で
約−３．０以下の範囲の誘電率異方性を有することを特
徴とする請求項１記載の液晶表示装置により、または請
求項３に記載したように、前記液晶混合物は、−３．８
より大で約−３．５以下の範囲の誘電率異方性を有する
ことを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置により、
または請求項４に記載したように、前記液晶混合物は、
長軸方向の誘電率が、約３．０と約４．２の間にあるこ
とを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置により、ま
たは請求項５に記載したように、前記液晶層は、前記非
駆動状態における誘電率が約３．０と約４．２の間にあ
り、前記第１および第２の電極パターンの間に駆動電圧
を印加した駆動状態における誘電率が約４．０と約７．
０との間にあることを特徴とする請求項１から４のう
ち、いずれか一項記載の液晶表示装置により、または請
求項６に記載したように、前記液晶層は、液晶相から液
相に転移する転移点の温度が少なくとも７１°Ｃ以上で
あり、−２０°Ｃから７０°Ｃの温度範囲において、液
晶がネマチック相を示すことを特徴とする請求項１〜５
のうち、いずれか一項記載の液晶表示装置により、また
は請求項７に記載したように、前記液晶層は、約０．２
μｍと約０．４μｍの間のリタデーションを有すること
を特徴とする請求項１〜６のうち、いずれか一項記載の
液晶表示装置により、または請求項８に記載したよう
に、第１の基板と、前記第１の基板に対して略平行に対
向する第２の基板と、前記第１の基板の、前記第２の基
板に面する第１の主面上に形成された第１の電極パター
ンと、前記第１の主面上に、前記第１の電極パターンを
覆うように形成された第１の分子配向膜と、前記第２の
基板の、前記第１の基板に面する第２の主面上に形成さ
れた第２の電極パターンと、前記第２の主面上に、前記
第２の電極パターンを覆うように形成された第２の分子
配向膜と、前記第１の分子配向膜と前記第２の分子配向
膜との間に封入された、負の誘電率異方性を有する液晶
分子を少なくとも含む複数の種類の液晶組成物で構成さ
れる液晶混合物からなる液晶層とよりなる液晶パネル
と、前記液晶パネルの第１の側に配設された第１の偏光
要素と、前記液晶パネルの第２の側に配設された第２の
偏光要素とよりなる液晶表示装置において、前記液晶分
子は、−３．８より大で約−２．０以下の範囲の誘電率
異方性を有することを特徴とする液晶表示装置により、
または請求項９に記載したように、前記液晶混合物は、
−３．８より大で約−３．０以下の範囲の誘電率異方性
を有することを特徴とする請求項９記載の液晶表示装置
により、または請求項１０に記載したように、前記液晶
分子は、−３．８より大で約−３．５以下の範囲の誘電
率異方性を有することを特徴とする請求項９または１０
記載の液晶表示装置により、解決する。 ［作用］図１（Ａ），（Ｂ）は、図１６（Ａ），（Ｂ）
の構成のＶＡモード液晶表示装置１０において、前記液
晶層１４の誘電率異方性Δεの値を変化させた場合の電
圧保持率および残留直流電圧をそれぞれ示す。ただし、
図１（Ａ）では測定温度は７０°Ｃであり、また図１
（Ｂ）の残留直流電圧は、５０°Ｃにおいてフリッカ消
去法により測定したものである。

【００１９】図１（Ａ）を参照するに、液晶層１４の電
圧保持率は、前記Δεの絶対値が４．５を超えると急激
に低下し、液晶層１４中の放電が促進され、正常表示が
できなくなることがわかる。先にも説明したように、こ
の問題は特にアクティブマトリクス駆動方式の液晶表示
装置において、非常に深刻な問題となる。一方、前記Δ
εの絶対値が４．５以下であれば、９５％を超える電圧
保持率が確保される。一方、図１（Ｂ）よりわかるよう
に、液晶層１４の残留直流電圧は、前記Δεの絶対値が
４を超えると急激に増大し、その結果液晶層１４中の残
留電荷により、表示画像中に残像あるいは焼き付きが目
立つようになる。

【００２０】これに対し、前記液晶層１４の誘電率異方
性Δεの絶対値を４以下に設定すれば、前記電圧保持率
の低下の問題および前記残留直流電圧の増大の問題は解
消する。一方、図２に示したように、液晶表示装置の駆
動電圧は、前記Δεの絶対値が減少すると増大する傾向
にあり、このため、あまりΔεの値をゼロに近づける
と、既存の駆動回路により液晶表示装置を駆動できなる
なるおそれがある。仮に駆動できたとしても、十分な明
るさが得られず、表示品質が低下してしまう。ただし、
図２中、Ｖ₁₀およびＶ₉₀は、それぞれ液晶表示装置１０
の透過率が１０％および９０％に対応した駆動電圧の値
をあらわす。また、Δεの絶対値が小さくなりすぎると
液晶層の相対的な駆動電圧が高くなり、その結果実効的
な液晶層１４の複屈折Δｎの値が見かけ上、相対的に小
さくなる。このため、実効的なリタデーションΔｎ・ｄ
の値が小さくなり、リタデーションの値が先に図１８で
説明した最適な視角特性を与える範囲から外れてしま
う。液晶層１４の厚さｄは、製造上およびその他の理由
から、あまり変化させないのが好ましい。

【００２１】本発明では、負の誘電率異方性を有する液
晶分子を含む液晶層（液晶混合物）の誘電率異方性の値
の範囲を前記−３．８より大で約−２．０以下の範囲、
好ましくは−３．８よりも大で−３．０よりも小の範
囲、より好ましくは−３．８よりも大で−３．５よりも
小の範囲に設定することにより、最適な視角特性を維持
しつつ、電圧保持率を向上させ、残留直流電圧を減少さ
せる。

【００２２】

【発明の実施の形態】［第１実施例］図３（Ａ）〜図５
（Ｄ）は、本発明の第１実施例による液晶表示装置２０
の製造工程を示す図である。ただし、図３（Ａ）〜図３
（Ｄ）中、先に説明した部分には同一の参照符号を付
し、説明を省略する。

【００２３】図３（Ａ）を参照するに、大きなマスター
ガラス基板１１上には前記電極パターン１２Ａおよび分
子配向膜１３Ａを形成された基板領域１１Ａと、前記電
極パターン１２Ｂおよび分子配向膜１３Ｂを形成された
基板領域１１Ｂとが形成されており、図３（Ａ）の工程
では、前記分子配向膜１３Ａおよび１３Ｂが、ガラス基
板１１に対して規定された基準方向ｒｅｆに対してロー
ル角αだけ傾斜したラビングローラ６０により、それぞ
れ点線矢印１１ａおよび実線矢印１１ｂの方向にラビン
グされる。図３（Ａ）中、前記電極パターン１２Ａの各
々には、液晶層１４中に形成される画素に対応して画素
電極１２Ｐが、また前記電極パターン１２Ｂの各々に
も、前記画素に対応して画素電極１２Ｑが形成されてい
る。また、図３（Ａ）中、"No. ring(+)" あるいは "N
o. ring(-)"とあるのは、基板１１Ａ，１１Ｂの上下左
右を識別するための記号である。

【００２４】次に、図４（Ｂ）の工程において、前記マ
スターガラス基板１１から前記ガラス基板１１Ａおよび
１１Ｂが切り出され、基板１１Ｂが上下および左右に反
転される。また、前記下側ガラス基板１１Ａ上には、シ
ール１１ｃを、シ−ル１１ｃがガラス基板１１Ａ上の液
晶パネル領域を囲むように形成する。さらに、図５
（Ｃ），（Ｄ）の工程において、前記下側ガラス基板１
１Ａと上側ガラス基板１１Ｂとを、基板１１Ａ上の前記
画素電極１２Ｐが基板１１Ｂ上の対応する画素電極１２
Ｑと重なるように重ねあわせ、間に前記液晶層１４（図
示せず）を封入することにより液晶パネルを形成する。
ただし、図５（Ｃ）は、前記液晶パネルを上方、すなわ
ち基板１１Ｂの方向から透視した図、また図５（Ｄ）
は、前記液晶パネルを下方、すなわち基板１１Ａの方向
から透視した図である。

【００２５】さらに、前記液晶パネルの上方には、図５
（Ｃ）に示す透過軸１５ｂを有する偏光板が、前記検光
子１５Ｂとして配設され、また前記液晶パネルの下方に
は、図５（Ｄ）に示す透過軸１５ａを有する偏光板が、
前記偏光子１５Ａとして配設される。図５（Ｃ），図５
（Ｄ）は、それぞれ表裏反転した方向から見た図である
ため、偏光子１５Ａの透過軸１５ａと検光子１５Ｂの透
過軸１５ｂとは交差する。すなわち、偏光子１５Ａと検
光子１５Ｂとはクロスニコル状態に設定される。また、
ガラス基板１１Ａおよび１１Ｂより構成される液晶パネ
ルにおいて、前記図３（Ａ）のラビング方向１１ａ，１
１ｂは２αの角度で交差し、その結果、前記液晶層１４
中の液晶分子には角度２αのツイスト角が形成される。

【００２６】本発明の発明者は、このようにして形成し
た液晶表示装置２０において、以下の表１に示す液晶を
使い、その動作特性を調べた。ただし、液晶表示装置２
０において、液晶層１４の厚さｄは３．４μｍに設定し
ている。

【００２７】

【表１】

【００２８】表１を参照するに、液晶Ａは従来よりＶＡ
モード液晶表示装置に使われている、誘電率異方性Δε
が−４．６、複屈折Δｎが０．０８１３、液晶相−液相
転移温度ＮＩが７９°Ｃの市販のＮ型液晶（メルクジャ
パン社製ＭＪ９５７８５）であるのに対し、液晶Ｂは、
誘電率異方性Δεが−３．８、複屈折Δｎが０．０８２
２、液晶相−液相転移温度ＮＩが７１°Ｃの液晶（メル
クジャパン社製ＭＪ９６１２１３）、また液晶Ｃは、誘
電率異方性Δεが−２．１、複屈折Δｎが０．０８３
６、液晶相−液相転移温度ＮＩが７１°Ｃの市販のＮ型
液晶（メルクジャパン社製ＭＪ９６１３２０）である。
前記液晶Ａ〜Ｃは、いずれも複数の液晶組成物からなる
Ｆ（フッ素）系の液晶混合物である。

【００２９】図６は、液晶表示装置２０において、液晶
Ａおよび液晶Ｂを使った場合の電圧保持率を、７０°Ｃ
における放置時間の関数として測定した結果を、正の誘
電率異方性を有する従来のＴＮ型液晶を使った場合と比
較して示す図である。ただし、▲は液晶Ａを使った場合
を、●は液晶Ｂを使った場合を、また■はＴＮモード液
晶を使った場合を示す。ただし、図６の電圧保持率の測
定は、液晶表示装置２０を７０°Ｃで様々な時間放置し
て行った。

【００３０】図６を参照するに、誘電率異方性Δεが−
４．６の液晶Ａを使った場合には、電圧保持率は図１９
に示したのと同様に、時間と共に低下していくが、誘電
率異方性Δεが−３．８の液晶Ｂを使った場合には、電
圧保持率は時間的にほとんど変化せず、従来のＴＮモー
ド液晶と同等の値を維持することがわかる。また、本発
明の発明者は、液晶表示装置２０において、液晶層１４
の誘電率異方性と共に、液晶分子のプレチルト角θ（図
１７（Ａ）参照）が変化することを見出した。

【００３１】図７は、液晶表示装置２０における、液晶
分子１４Ａのプレチルト角θと液晶層１４の誘電率異方
性Δεとの関係を示す。図７を参照するに、プレチルト
角θは誘電率異方性Δεの絶対値が減少すると共に、や
や減少する傾向があるのがわかる。先にも説明したよう
に、プレチルト角θは液晶表示装置の応答速度に関係し
ている。

【００３２】図８は、前記液晶表示装置２０の応答時間
と誘電率異方性Δεとの関係を示す。ただし、図８中、
●は液晶表示装置２０の透過率が、非駆動状態（透過率
０％）から始めて９０％に達するのに要する時間Ｔ
_onを、また▲は同じ液晶表示装置２０の透過率を、駆動
状態（透過率１００％）から始めて１０％に達するのに
要する時間Ｔ_OFF を示す。

【００３３】図８を参照するに、Ｔ_OFF はΔεには余り
依存しないが、Ｔ_onの方はΔεの絶対値が４を超えると
急激に大きくなり、液晶表示装置の応答特性が低下して
しまうのがわかる。ところで、液晶表示装置２０は、前
記液晶層１４を基板１１Ａと基板１１Ｂとの間の隙間に
封入した後、アニール処理を施されるが、本発明者の実
験では、前記プレチルト角θは、かかるアニール処理の
前後で、図９に示すように変化することが見出された。
図９の結果は、誘電率異方性Δεが−２から−４の範囲
に、好ましくは−２から−３．８の範囲、より好ましく
は−３．０から−３．８の範囲、さらに好ましくは−
３．５から−３．８の範囲に入っている場合には、プレ
チルト角θの変化はわずかであるが、この範囲の外で
は、アニールによるプレチルト角の変化が実質的になる
ことを示している。ただし、図９の結果は、２５°Ｃに
おいてクリスタルローテーション法によって求めたもの
である。

【００３４】図１０は、液晶表示装置２０におけるプレ
チルト角の安定性を示す。ただし、図１０はの結果は、
７０°Ｃで放置した液晶表示装置のプレチルト角を、２
５°Ｃで測定したものである。図１０を参照するに、初
期プレチルト角が８８°以上の場合、プレチルト角は時
間的にほとんど変化しないが、初期プレチルト角が８６
°よりも小さくなると、プレチルト角は時間と共に減少
する。プレチルト角が小さくなりすぎると、非駆動状態
において入射光ビームの偏光面が回転してしまい、コン
トラストが低下する。

【００３５】以上のことから、また図２の駆動電圧とΔ
εの関係から、またさらに視角特性の関係から、ＶＡモ
ード液晶表示装置２０において、液晶層１４の誘電率異
方性Δεの値を、約−３．８から約−２．０の範囲に収
めるのが好ましいことが結論される。図１１（Ａ），
（Ｂ）は、液晶表示装置２０における液晶層１４の誘電
率の電極１２Ａ，１２Ｂの間に印加される駆動電圧に対
する変化を示す図である。ただし、図１１（Ａ）は、液
晶層１４として、誘電率異方性Δεが−４．６で複屈折
Δｎが０．０８１３の前記液晶Ａおよび誘電率異方性Δ
εが−３．８で複屈折Δｎが０．０８２２の前記液晶Ｂ
を使った場合を、また図１１（Ｂ）は、誘電率異方性Δ
εが−５．５で複屈折Δｎが０．０９４５の液晶（信越
化学製ＳＬＸ−２０３０）, 誘電率異方性が−５．１で
複屈折Δｎが０．０７９３の液晶（メルクジャパン社製
ＭＪ９６７２３），誘電率異方性が−４．６で複屈折Δ
ｎが０．０８１３の液晶（前記液晶Ａ）、および誘電率
異方性Δεが−２．１で複屈折Δｎが０．０８３６の液
晶（前記液晶Ｃ）を使った場合を示す。このうち、前記
液晶ＳＬＸ−２０３０以外は全てＦ系の液晶であり、一
方前記液晶ＳＬＸ−２０３０はＦ系を基本とするケイ素
化合物（−Ｓｉ−）である。

【００３６】図１１（Ａ），（Ｂ）を参照するに、液晶
層１４では、液晶分子が配向しない駆動電圧（しきい値
以下の電圧）が印加されている非駆動状態と液晶分子が
配向する駆動電圧（しきい値以上の電圧）が印加されて
いる駆動状態とで液晶分子の配向方向が変化するため誘
電率自体も変化し、非駆動状態では液晶分子１４Ａの長
軸方向に対応する誘電率が、また駆動状態では液晶分子
１４Ａの短軸方向に対応する誘電率が観測される。

【００３７】液晶層１４の誘電率異方性Δεを、先に説
明した好ましい範囲、すなわち約−３．８と約−２．０
の間に設定した場合、前記電極パターン１２Ａ，１２Ｂ
間に５．５Ｖの駆動電圧が印加される駆動状態（白表示
モード）における液晶層１４の誘電率は大略４．０と
７．０の間になり、また非駆動状態（黒表示モード）に
おける液晶層１４の誘電率は大略３．０と４．２の間に
なる。

【００３８】図１２は、前記液晶表示装置２０におい
て、液晶層１４として前記液晶Ａ，Ｂ，Ｃを使った場合
の駆動電圧−透過率特性を示す。ただし、図１２中、透
過率は輝度相対比で表示してある。図１２を参照する
に、誘電率異方性Δｎが−３．８の液晶Ｂを使った場
合、従来の誘電率異方性Δｎが−４．６の液晶Ａを使っ
た場合と実質的に同等の透過率特性を得ることができ
る。一方、誘電率異方性Δｎが−２．１の液晶Ｃを使っ
た場合には、透過率が多少下がり、このため駆動電圧が
多少増加する傾向が見られる。

【００３９】図１３（Ａ）は、前記液晶Ｂを使った場合
の、液晶表示装置２０の視角特性を示す。ただし、図１
３（Ａ）中、円周に沿って方位角が、また十字線に沿っ
て極角が示されている。また、図１３（Ａ）中、各方位
角および極角について、１０から１１０までのコントラ
スト比が、等高線の形で表されている。また、図１３
（Ｂ）は、図１３（Ａ）中で特定の方位角について、極
角の値を−７０°から＋７０°まで変化させた場合のコ
ントラストプロファイルである。

【００４０】図１３（Ａ），（Ｂ）を参照するに、液晶
表示装置２０は、液晶層１４のリタデーションΔｎ・ｄ
の値を、先に説明したように０．２μｍから０．４μｍ
の間に設定することにより、誘電率異方性が−３．８か
ら−２．０の間に設定されていても、優れたコントラス
ト比と視角特性を与えることを示している。また、液晶
Ａ，Ｃについても、Δｎ・ｄの値が液晶ＢのΔｎ・ｄの
値と同様であり、同様な結果が得られる。図１３（Ａ）
の結果は、ガラス基板１１Ａ，１１Ｂの外側に位相差補
償フィルムを配設していない場合についてのものであ
り、かかる位相差補償フィルムを配設することにより、
視角特性はさらに改善される。 ［第２実施例］図１４は、先に説明した液晶表示装置２
０を変形して、アクティブマトリクス駆動方式の液晶表
示装置３０を形成した例を示す。ただし、図１４中、先
に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略
する。

【００４１】図１４を参照するに、液晶表示装置３０に
おいては、基板１１Ａ上に行方向に延在するアドレスラ
イン１２ａと列方向に延在するデータライン１２ｂが形
成され、一方前記基板１１Ｂ上の透明電極１２Ｂ（図示
せず）は基板１１Ｂの全面を覆って一様に形成されてい
る。さらに、前記基板１１Ａ上の前記アドレスライン１
２ａとデータライン１２ｂとの交点に対応する部分には
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と、これに協働する透明画
素電極１２Ｃが形成される。また、前記基板１１Ｂ上に
は、前記透明画素電極１２Ｃに対応してカラーフィルタ
（図示せず）が形成される。

【００４２】図１４の液晶表示装置３０において、液晶
層１４として、前記液晶Ａ（Δε＝−４．６，Δｎ＝
０．０８１３），前記液晶Ｂ（Δε＝−３．８，Δｎ＝
０．０８２２）、および図１１（Ｂ）の実験で使われた
液晶Ｄ（Δε＝−５．１，Δｎ＝０．０７９３）を使っ
て、残留直流電圧、すなわち残留電荷により引き起こさ
れる表示の焼き付き（残像）について試験を行った。た
だし、試験は液晶表示装置３０を最適な駆動電圧で駆動
した後、いったん駆動電圧を遮断し、再び前記最適な駆
動電圧を印加した場合の透過率の減少率を、焼き付き率
として求めることにより行った。

【００４３】その結果、液晶Ｂを使った場合、焼き付き
率が３％であるのに対し、液晶Ａを使った場合には、焼
き付き率が５％まで増大し、さらに液晶Ｄを使った場合
には焼き付き率が９％にまで達することが見出された。
このことからも、Ｎ型液晶１４の誘電率異方性Δεを約
−３．８から約−２．０の範囲に収めるのが好ましいこ
とが結論される。 ［第３実施例］図１５（Ａ），（Ｂ）は、本発明の第３
実施例による液晶表示装置４０の一部を、それぞれ非駆
動状態および駆動状態において示す。液晶表示装置４０
は、図１４の液晶表示装置３０の一変形例であり、従っ
て、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明
を省略する。

【００４４】図１５（Ａ），（Ｂ）を参照するに、前記
分子配向膜１３Ａのうち、前記画素電極１２Ｃに対応す
る部分には、分子配向膜１３Ａとは異なった、別の分子
配向膜１３Ａ’が形成されており、同様に前記分子配向
膜１３Ｂのうち、前記が疎電極１２Ｃに対応する部分に
も、分子配向膜１３Ｂとは異なった別の分子配向膜１３
Ｂ’が、前記分子配向膜１３Ａに対面するように形成さ
れている。その結果、前記分子配向膜１３Ａ’は、分子
配向膜１３Ｂに対面する。

【００４５】分子配向膜１３Ａと１３Ａ’とでは膜組成
あるいはラビング方向が異なり、その結果、間に封入さ
れる液晶層１４中の液晶分子１４Ａのプレチルト角は、
分子配向膜１３Ａに接する部分と分子配向膜１３Ａ’に
接する部分、あるいは分子配向膜１３Ｂに接する部分と
分子配向膜１３Ｂ’に接する部分とで異なる。換言する
と、図１５（Ａ），（Ｂ）の液晶表示装置４０は、配向
分割構成を有する。

【００４６】図１５（Ｂ）に示すように、液晶表示装置
４０は駆動状態では、略水平配向した液晶分子１４Ａの
状態が、分子配向膜１３Ａ’が形成された領域と分子配
向膜１３Ｂ’が形成された領域とで対称的になり、その
結果、液晶表示装置４０は、異なった角度で入射する光
ビーム１と光ビーム２とを、ほぼ同じ透過率で通過させ
る。

【００４７】図１４の液晶表示装置３０において、図１
５（Ａ），（Ｂ）の配向分割構成を組み合わせることに
より、液晶表示装置の視角特性をさらに向上させること
ができる。さらに、本発明は、ＶＡモード液晶表示装置
に限定されるものではなく、Ｎ型液晶を使った液晶表示
装置一般に適用可能である。

【００４８】以上、本発明を好ましい実施例について説
明したが、本発明はかかる実施例に限定されるものでは
なく、特許請求の範囲に記載した要旨内において様々な
変形・変更が可能である。

【００４９】

【発明の効果】請求項１〜１０記載の本発明の特徴によ
れば、負の誘電率異方性を有する液晶を使った液晶表示
装置において、液晶分子の誘電率異方性の値の範囲を−
３．８から約−２．０の範囲に設定することにより、最
適な視角特性を維持しつつ、電圧保持率を向上させ、残
留直流電圧を減少させることが可能になり、液晶表示装
置の表示品質・寿命を向上させることができる。

【００５０】特に、請求項１〜７に記載したように、本
発明は、いわゆるＶＡモード液晶表示装置において特に
効果的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ），（Ｂ）は本発明の原理を説明する図で
ある。

【図２】本発明の原理を説明する別の図である。

【図３】（Ａ）は、本発明の第１実施例による液晶表示
装置の製造工程を説明する図（その１）である。

【図４】（Ｂ）は、本発明の第１実施例による液晶表示
装置の製造工程を説明する図（その２）である。

【図５】（Ｃ），（Ｄ）は、本発明の第１実施例による
液晶表示装置の製造工程を説明する図（その３）であ
る。

【図６】本発明の第１実施例による液晶表示装置の電圧
保持率を示す図である。

【図７】本発明の第１実施例による液晶表示装置のプレ
チルト角を示す図である。

【図８】本発明の第１実施例による液晶表示装置のレス
ポンス特性を示す図である。

【図９】本発明の第１実施例による液晶表示装置のプレ
チルト角のアニール処理に対する安定性を示す図であ
る。

【図１０】本発明の第１実施例による液晶表示装置のプ
レチルト角の時間変化に対する安定性を示す図である。

【図１１】（Ａ），（Ｂ）は、本発明の第１実施例によ
る液晶表示装置における誘電率の変化を示す図である。

【図１２】本発明の第１実施例による液晶表示装置の透
過率特性を示す図である。

【図１３】（Ａ），（Ｂ）は、本発明の第１実施例によ
る液晶表示装置の視角特性を示す図である。

【図１４】本発明の第２実施例によるアクティブマトリ
クス駆動方式の液晶表示装置の構成を示す図である。

【図１５】本発明の第３実施例による、配向分割構成を
有する液晶表示装置の構成を示す図である。

【図１６】（Ａ），（Ｂ）は、従来のＶＡモード液晶表
示装置の原理を説明する図である。

【図１７】（Ａ）〜（Ｃ）は、図１６の液晶表示装置の
プレチルト角を説明する図である。

【図１８】従来のＶＡモード液晶表示装置における視角
特性と透過率の関係を説明する図である。

【図１９】従来のＶＡモード液晶表示装置における電圧
保持率の低下の問題を説明する図である。

【符号の説明】

１０ ＶＡモード液晶表示装置 １１ マスター基板 １１Ａ，１１Ｂ ガラス基板 １１ａ，１１ｂ ラビング方向 １１ｃ シール １２Ａ，１２Ｂ 電極パターン １２Ｃ，１２Ｐ，１２Ｑ 画素電極 １２ａ データライン １２ｂ アドレスライン １３Ａ，１３Ｂ，１３Ａ' ，１３Ｂ’ 分子配向膜 １４ 液晶層 １４Ａ 液晶分子 １５Ａ，１５Ｂ 偏光板

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の基板と、前記第１の基板に対して
   略平行に対向する第２の基板と、前記第１の基板の、前
   記第２の基板に面する第１の主面上に形成された第１の
   電極パターンと、前記第１の主面上に、前記第１の電極
   パターンを覆うように形成された第１の分子配向膜と、
   前記第２の基板の、前記第１の基板に面する第２の主面
   上に形成された第２の電極パターンと、前記第２の主面
   上に、前記第２の電極パターンを覆うように形成された
   第２の分子配向膜と、前記第１の分子配向膜と前記第２
   の分子配向膜との間に封入され、前記第１および第２の
   電極パターンの間に駆動電圧が印加されていない非駆動
   状態で前記第１の主面に略垂直に配向する、負の誘電率
   異方性を有する液晶分子を少なくとも含む複数の種類の
   液晶組成物で構成される液晶混合物からなる液晶層とよ
   りなる液晶パネルと、 前記液晶パネルの第１の側に配設された第１の偏光要素
   と、 前記液晶パネルの第２の側に配設された第２の偏光要素
   とよりなる液晶表示装置において、 前記液晶分子は、−３．８より大で約−２．０以下の範
   囲の誘電率異方性を有することを特徴とする液晶表示装
   置。
2. 【請求項２】 前記液晶混合物は、−３．８より大で約
   −３．０以下の範囲の誘電率異方性を有することを特徴
   とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 【請求項３】 前記液晶混合物は、−３．８より大で約
   −３．５以下の範囲の誘電率異方性を有することを特徴
   とする請求項１記載の液晶表示装置。
4. 【請求項４】 前記液晶混合物は、長軸方向の誘電率
   が、約３．０と約４．２の間にあることを特徴とする請
   求項１記載の液晶表示装置。
5. 【請求項５】 前記液晶層は、前記非駆動状態における
   誘電率が約３．０と約４．２の間にあり、前記第１およ
   び第２の電極パターンの間に駆動電圧を印加した駆動状
   態における誘電率が約４．０と約７．０との間にあるこ
   とを特徴とする請求項１から４のうち、いずれか一項記
   載の液晶表示装置。
6. 【請求項６】 前記液晶層は、液晶相から液相に転移す
   る転移点の温度が少なくとも７１°Ｃ以上であり、−２
   ０°Ｃから７０°Ｃの温度範囲において、液晶がネマチ
   ック相を示すことを特徴とする請求項１〜５のうち、い
   ずれか一項記載の液晶表示装置。
7. 【請求項７】 前記液晶層は、約０．２μｍと約０．４
   μｍの間のリタデーションを有することを特徴とする請
   求項１〜６のうち、いずれか一項記載の液晶表示装置。
8. 【請求項８】 第１の基板と、前記第１の基板に対して
   略平行に対向する第２の基板と、前記第１の基板の、前
   記第２の基板に面する第１の主面上に形成された第１の
   電極パターンと、前記第１の主面上に、前記第１の電極
   パターンを覆うように形成された第１の分子配向膜と、
   前記第２の基板の、前記第１の基板に面する第２の主面
   上に形成された第２の電極パターンと、前記第２の主面
   上に、前記第２の電極パターンを覆うように形成された
   第２の分子配向膜と、前記第１の分子配向膜と前記第２
   の分子配向膜との間に封入された、負の誘電率異方性を
   有する液晶分子を少なくとも含む複数の種類の液晶組成
   物で構成される液晶混合物からなる液晶層とよりなる液
   晶パネルと、 前記液晶パネルの第１の側に配設された第１の偏光要素
   と、 前記液晶パネルの第２の側に配設された第２の偏光要素
   とよりなる液晶表示装置において、 前記液晶分子は、−３．８より大で約−２．０以下の範
   囲の誘電率異方性を有することを特徴とする液晶表示装
   置。
9. 【請求項９】 前記液晶混合物は、−３．８より大で約
   −３．０以下の範囲の誘電率異方性を有することを特徴
   とする請求項８記載の液晶表示装置。
10. 【請求項１０】 前記液晶混合物は、−３．８より大で
    約−３．５以下の範囲の誘電率異方性を有することを特
    徴とする請求項８または９記載の液晶表示装置。